[發(fā)明專利]貯氫合金和陰電極以及采用它們的NI?金屬氫化物電池

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710091948.6
• 申請(qǐng)日: 2013-11-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106953091A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: K-H·楊;T·烏奇;J·內(nèi)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 巴斯夫電池材料公司
• 主分類號(hào): H01M4/38
• 分類號(hào): H01M4/38;C01B3/00;C22C16/00;C22C19/03;C22C30/00;H01M10/34
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11245
• 代理人: 王永偉,顏芳

本申請(qǐng)是分案申請(qǐng)，原申請(qǐng)的申請(qǐng)日為2013年11月13日，中國(guó)申請(qǐng)?zhí)枮?01380059787.2，國(guó)際申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/US2013/069797，發(fā)明名稱為“貯氫合金和陰電極以及采用它們的NI-金屬氫化物電池”。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2012年11月16日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)13/694,299的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的內(nèi)容通過(guò)引用并入本文。

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及Ni-金屬氫化物電池，并且更具體地涉及其陰電極。最具體地，本發(fā)明涉及在Ni-金屬氫化物電池的陰電極中使用的貯氫材料。所述合金的電化學(xué)容量高于由其在2MPa的壓力下的氣態(tài)容量所預(yù)測(cè)的容量。所述貯氫合金可以是選自A₂B、AB、AB₂、AB₃、A₂B₇、AB₅和AB₉的合金。

發(fā)明背景

近年來(lái)稀土金屬價(jià)格的上漲已經(jīng)使得鎳/金屬氫化物(Ni/MH)電池工業(yè)與競(jìng)爭(zhēng)的電池技術(shù)相比處于經(jīng)濟(jì)上不利的位置?；谶^(guò)渡金屬的AB₂合金是替代用于Ni/MH電池中的陰電極的基于稀土金屬的AB₅金屬氫化物(MH)合金的潛在候選物。不幸的是，至今，AB₂MH合金具有比AB₅和A₂B₇合金更低的高倍率放電性能(HRD)，其具有較高的B/A比，并且因此具有較高的包埋在表面氧化物中的金屬夾雜物密度。因此，AB2MH合金已經(jīng)不適合于要求非常高的功率密度(>2000W/kg)的應(yīng)用，諸如混合動(dòng)力汽車。在基于Ti和Zr的AB₂MH合金中較低B/A比的原因是與La(氫化物形成熱ΔH_h＝–209.2kJ/mol H₂)相比，Ti(氫化物形成熱(ΔH_h＝–123.8kJ/mol H₂)和Zr(ΔH_h＝-162.8kJ/mol H₂)的相對(duì)弱的質(zhì)子親和勢(shì)。因此，需要較少量的B元素來(lái)將合金的ΔH_h降低至適合于室溫Ni/MH應(yīng)用的范圍(–30至–45kJ/mol)。為了增加基于Ti和Zr的MH合金的HRD，具有較高B/A比的合金是特別令人感興趣的，諸如TiNi₉和ZrNi₅。盡管TiNi₉的貯氫特性尚未被報(bào)道，但已報(bào)道的ZrNi₅的貯存容量在2.0MPa、10MPa和0.9GPa H₂壓力下僅分別為約0.15wt.％(ZrNi₅H_0.57)、0.19wt.％(ZrNi₅H_0.72)、和0.22wt.％(ZrNi5H0.86)。不幸的是，ZrNi₅的晶胞太小以至不能適應(yīng)較大量的氫貯存。以前通過(guò)電化學(xué)充電研究了具有較大元素諸如La(在A-位)和Al(在B-位)的替代品，貯存容量仍然非常低：0.0151wt.％(Zr_0.8La_0.2Ni₅H_0.059)和0.0013wt.％(ZrNi_4.8Al_0.2H_0.005)。通過(guò)摻雜額外的AB₃相，Co-置換的ZrNi5合金顯示貯氫容量大幅度提高(0.34wt.％,ZrNi₂Co₃H_1.31)。然而，此容量仍然太低不足以被考慮用于Ni/MH電池應(yīng)用中的陰電極。已經(jīng)用來(lái)置Z換rNi₅中的Ni的其他元素包括Sb、Bi、Al+Li、In、Sn、In+As、In+Bi、Zn+Te、Cd+Te和Zn，但沒(méi)有公開(kāi)貯氫容量。